(57)【要約】【課題】本発明は、真空脱ガス槽を用い、窒素を従来より精度良く目標値に調整可能な高窒素鋼の溶製方法を提供することを目的としている。【解決手段】酸素吹錬機能を備えた反応容器内で溶銑を脱炭精錬して得た溶鋼を、引き続き雰囲気の減圧可能な脱ガス装置に保持し、窒素ガスを吹き込みながら減圧下で脱ガス処理し、その窒素濃度を調整する高窒素鋼の溶製方法において、前記脱ガス処理前に、前記溶鋼の硫黄濃度を１０〜３０ｐｐｍにする。望ましくは、硫黄濃度は１５〜２５ｐｐｍが好ましい。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素吹錬機能を備えた反応容器内で溶銑を脱炭精錬して得た溶鋼を、引き続き雰囲気の減圧可能な脱ガス装置に保持し、窒素ガスを吹き込みながら減圧下で脱ガス処理し、その窒素濃度を調整する高窒素鋼の溶製方法において、
前記脱ガス処理前に、前記溶鋼の硫黄濃度を１０〜３０ｐｐｍにすることを特徴とする高窒素鋼の溶製方法。
【請求項２】
前記溶鋼の硫黄濃度を、脱ガス処理前の該溶鋼に硫黄源を添加したり、あるいは、該脱ガス処理より上流工程で溶銑及び溶鋼の脱硫で調整することを特徴とする請求項１記載の高窒素鋼の溶製方法。
【請求項３】
前記酸素吹錬機能を備えた反応容器が転炉で、酸素吹錬機能を備えた反応容器がＲＨ真空脱ガス槽であることを特徴とする請求項１又は２記載の高窒素鋼の溶製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高窒素鋼の溶製方法に係わり、特に、転炉等の酸素吹錬機能を備えた精錬反応容器で脱炭した溶鋼を、引き続き雰囲気を減圧可能な脱ガス装置で窒素ガスを供給する一方で脱ガスし、窒素濃度を目標値に精度良く的中させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒素は、鋼中にオーステナイト相を形成させたり、鋼の強度を高めるのに役立つばかりでなく、非金属介在物を少なくするので、６０ｐｐｍ以上の窒素を含有する高窒素鋼は、機械構造用材料として非常に有効である。そして、この高窒素鋼を溶製する技術の一つに、転炉等の酸素吹錬機能を備えた精錬反応容器で脱炭した溶鋼を、引き続き雰囲気を減圧可能な脱ガス装置に保持し、窒素ガスを供給しながら脱ガスして、窒素を目標値に調整する方法がある（特許文献１参照）。  例えば、雰囲気を減圧可能な脱ガス装置として、図１に示すような溶鋼環流方式（通称、ＲＨ式）真空脱ガス槽１を用い、該脱ガス槽１の下部に配設された２本の浸漬管２を介して取鍋３に保持した溶鋼４を矢印方向７へ環流させると共に、浸漬管２の一本に設けたガス吹き込み管５より窒素ガス６を溶鋼４中に吹き込みながら、減圧下で脱ガスする。つまり、脱ガス槽１の真空度や窒素の吹き込み量を調整して、目標達成を図っている。
【特許文献１】特開２０００−１７３２２号公報（３頁、左欄１行〜１４行）
【０００３】
しかしながら、この技術を用いても、窒素の目標値への的中精度が今一つ不安定で、所望窒素含有量への調整が十分にできていないのが現状である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、かかる事情に鑑み、真空脱ガス槽を用いても、窒素を従来より精度良く目標値に調整可能な高窒素鋼の溶製方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化した。
【０００６】
すなわち、本発明は、酸素吹錬機能を備えた反応容器内で溶銑を脱炭精錬して得た溶鋼を、引き続き雰囲気の減圧可能な脱ガス装置に保持し、窒素ガスを吹き込みながら減圧下で脱ガス処理し、その窒素濃度を調整する高窒素鋼の溶製方法において、前記脱ガス処理前に、前記溶鋼の硫黄濃度を１０〜３０ｐｐｍにすることを特徴とする高窒素鋼の溶製方法である。望ましくは、硫黄濃度は１５〜２５ｐｐｍが好ましい。
【０００７】
この場合、前記溶鋼の硫黄濃度を、脱ガス処理前の該溶鋼に硫黄源を添加したり、あるいは、該脱ガス処理より上流工程で溶銑及び溶鋼の脱硫で調整するのが良い。また、前記酸素吹錬機能を備えた反応容器が転炉で、酸素吹錬機能を備えた反応容器がＲＨ真空脱ガス槽であるのが好ましい。
【０００８】
本発明では、真空脱ガス槽内に保持する溶鋼の硫黄を、その溶鋼の窒素含有量調整に適切な量にしたので、該窒素含有量を従来より精度良く目標値に的中できるようになった。
【発明の効果】
【０００９】
以上述べたように、本発明により、真空脱ガス装置を用い、溶鋼中の窒素を従来より精度良く、高い目標値に調整できるようになる。その結果、機械構造用材料としての鋼材が、安価で且つ安定して供給できるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、発明をなすに至った経緯をまじえ、本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
一般に、目標窒素（記号：Ｎ）濃度が６０ｐｐｍ以上の高Ｎ鋼を、前記脱ガス処理を用いて溶製する場合、溶鋼中へのＮ2ガスの供給が行われる。該溶鋼中に供給されたＮ2ガスは、Ｎ原子に解離して一旦溶鋼とガスの界面に吸着され、その後溶鋼中に溶解する反応が起きる。また、これと同時に、溶鋼中に溶解しているＮは、前記界面へ拡散し溶鋼から離脱する逆向きの反応も起こっている（下記式参照）。
【００１２】
Ｎ2  ⇔２Ｎ  ⇔  Ｎ
ここで、Ｎ：溶鋼中の窒素濃度
まず、発明者は、このような溶鋼中窒素（記号：Ｎ）の反応が、界面活性元素である溶鋼中硫黄（記号：Ｓ）の影響を大きく受けると言われているにもかかわらず、従来技術ではその影響を十分に加味していないことに注目した。界面活性元素であるＳは、Ｎと同じく溶鋼とガスの界面に吸着され、上記Ｎの反応を阻害する作用を有しているからである。つまり、Ｓ濃度が比較的高い範囲では、溶鋼とガスの界面でのＮの反応が阻害されるため、溶鋼中のＮ濃度の変化が小さく、比較的容易にＮ濃度の調整を行うことが可能だが、Ｓ濃度が極端に低くなると、溶鋼とガスの界面でのＮの反応が活発になるので、溶鋼中のＮ濃度変化が大きくなり、Ｎ濃度の調整が難しくなる。このことは、溶銑及び溶鋼の脱Ｓ技術が進歩し、溶鋼中のＳ濃度が１０ｐｐｍ以下になることも珍しくない現状においては、非常に重大な問題である。
【００１３】
そこで、発明者は、溶鋼中のＳ濃度と脱ガス処理中におけるＮの挙動との関係を見出すことに鋭意努力した。その結果、Ｓが１０ｐｐｍ未満になると、溶鋼中のＮ濃度変化のバラツキが大きくなることを見出した。従って、溶鋼中Ｎの的中精度向上のためには、溶鋼中Ｓ濃度を１０ｐｐｍ（望ましくは１５ｐｐｍ）以上にするのが良いことになる。逆に、Ｓ濃度が３０ｐｐｍを超えると、Ｎ濃度の変化が小さくなり、その調整に長時間を要するようになるので、３０ｐｐｍ（望ましくは２５ｐｐｍ）以下にするのが良いこともわかった。そして、この知見に基づき上記本発明を完成させたのである。
【００１４】
なお、本発明では、溶鋼の硫黄濃度を、脱ガス処理前の該溶鋼に硫黄源を添加したり、あるいは、該脱ガス処理より上流工程で溶銑及び溶鋼の脱硫で調整するが、その場合、硫黄源として種々の硫黄含有物質が使用できる。ただし、溶鋼の成分を配慮すると、Ｆｅ−Ｓ合金の利用が好ましい。また、脱ガスより上流工程での溶銑の脱硫処理（所謂「溶銑予備処理」）としては、取鍋に保持した溶銑へ脱硫剤を投入し、攪拌する方法が利用できる。その際の溶銑の攪拌は、インペラ等の機械的手段、あるいはガス吹き込みのいずれでも良い。また、溶鋼段階でのの脱硫は、転炉等へ脱硫剤を投入することで行われる。いずれにしても、脱ガス処理中に溶鋼のＳ濃度を上記範囲内になるように調整できるからである。
【００１５】
さらに、本発明では、前記酸素吹錬機能を備えた反応容器が転炉で、酸素吹錬機能を備えた反応容器がＲＨ真空脱ガス槽であるのが好ましい。溶鋼の溶製に優れている手段であるし、経験も多いからである。
【実施例】
【００１６】
溶銑の各種予備処理装置、転炉及び溶鋼の真空脱ガス槽を備えた製鋼工場で、溶銑をガスの上底吹き機能を備えた容量が１８０トンの転炉で脱炭精錬して得た溶鋼を、図１に示したＲＨ式脱ガス真空槽に保持し、窒素ガスを吹き込みながら減圧下で脱ガス処理し、その窒素濃度を調整して高窒素鋼を溶製した。その際、本発明に係る高窒素鋼の溶製方法を適用した。
【００１７】
まず、溶銑を予めトピード・カーに保持して溶銑予備処理脱燐した後、インペラ攪拌子を備えた取鍋に収容して、生石灰系脱硫剤を投入すると共に、攪拌して溶銑の予備処理脱硫を行い、溶鋼中Ｓを２０〜３０ｐｐｍとした。そして、該溶銑を前記上底吹き機能を備えた転炉で、通常の酸素吹錬による脱炭を行い、引き続き前記ＲＨ式脱ガス真空槽で窒素ガスを吹き込みながら脱ガス処理を２０分間行った。それぞれの処理工程は、表１の通りである。
【００１８】
【表１】
2006283080.tif 000003
【００１９】
この操業で得られた溶鋼の組成を、溶鋼のＳ濃度を調整していない従来の溶製方法で得たものと比較し、図２の度数分布に示す。図２より、Ｎの目標値は８０ｐｐｍであったが、本発明によればほぼその値を達成していることが明らかである。また、Ｎの目標値を種々変更したチャージも多数行ったが、いずれのチャージでも同様な結果を得た。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施に利用されるＲＨ式真空脱ガス槽を示す横断面図である。
【図２】本発明及び従来の方法を実施して得た溶鋼中Ｎの度数分布を示す図である。
【符号の説明】
【００２１】
１    真空脱ガス槽（ＲＨ式）
２    浸漬管
３    取鍋
４    溶鋼
５    ガス吹き込み管
６    窒素ガス
７    溶鋼の環流方向を示す矢印
【図１】
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【図２】
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